不能使用“虛斷、虛短”分析方法的壓控雙向電流源電路

ID:344848 · 發(fā)表于 2024-4-23 19:10

壓控雙向電流源電路屬于線性運(yùn)算放大電路，由于電路使用了正反饋電路，所以不能使用“虛斷、虛短”分析方法，只能采用反饋分析方法。由于壓控雙向電流源電路中的四個(gè)電阻要求等值，因此需要采用印制平面電阻加激光校正方式，電路圖中的運(yùn)算放大器建議采用裸片，圖中給出了裸片型號(hào)。為了便于使用方便，圖中給出了計(jì)算公式。

線性運(yùn)算放大器的輸出和輸入信號(hào)的波形相同。如果輸入是正弦波，則輸出也是正弦波。運(yùn)算放大器在信號(hào)整個(gè)周期內(nèi)都不會(huì)進(jìn)入飽和區(qū)；而非線性運(yùn)算放大器的輸出通常與輸入信號(hào)的波形不同，這是因?yàn)檫\(yùn)算放大器在輸入周期的某個(gè)時(shí)間段內(nèi)達(dá)到飽和。線性運(yùn)算放大器與非線性運(yùn)算放大器主要區(qū)別是非線性運(yùn)算放大器引入正反饋電路。另外，線性運(yùn)算放大器通常采用“虛斷、虛短”分析方法，而非線性放大器通常采用反饋電路的分析方法。
上圖壓控雙向電流源電路存在正反饋電路，分析方法顯然不能采用“虛斷、虛短”分析方法，只能采用反饋電路的分析方法。難道壓控雙向電流源電路是非線性電路？答案是錯(cuò)誤的，壓控雙向電流源電路是線性電路，只不過(guò)它不能采用“虛斷、虛短”分析方法。
為了簡(jiǎn)單分析壓控雙向電流源電路的原理可以采用正向壓控電流源電路，負(fù)載電流方向如上圖所示。（反向壓控電流源電路，負(fù)載電流方向與上圖所示方向相反）。
在壓控雙向電流源電路中可以看出，輸出通過(guò)R2、R1實(shí)現(xiàn)了回送到入端的目的，這是負(fù)反饋，其反饋系數(shù)為FN=R1/(R1+R2)。輸出通過(guò)R4、R3，還有負(fù)載RL實(shí)現(xiàn)了回送到入端的目的，這是正反饋，其反饋系數(shù)為FP=（R3//RL）/(R4+R3//RL)。由于壓控雙向電流源電路要求是線性電路，因此只要負(fù)載RL接入正反饋系數(shù)必須小于負(fù)反饋系數(shù)，電路呈現(xiàn)出負(fù)反饋效果。因此對(duì)采用正向壓控電流源采用負(fù)反饋分析方法。

如果R2=kR1，R4=kR3，則簡(jiǎn)化為：

如果k=1，即4個(gè)電阻全部相等，則進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：

知識(shí)擴(kuò)展：壓控雙向電流源電路另外一種形態(tài)的電路,如下圖：

式中：Iout為輸出電流；-Uin表示輸出電壓是反相的；VL(max)為輸出最大電壓；RL(max)為運(yùn)算放大器未進(jìn)入飽和時(shí)輸出負(fù)載的最大值；Imax為受控源的短路電流；Isc為運(yùn)算放大器的短路輸出電流。
例如：Vcc=15,Uin=3V,R=1kΩ時(shí)，運(yùn)算放大器不進(jìn)入飽和的最大負(fù)載電阻是：

注意：1）壓控雙向電流源中四個(gè)電阻要求是相同，可以采用印刷平面電阻加激光校正的方法。
2）運(yùn)算放大器采用裸片，裸片型號(hào)為：AD8009ACHIPS。

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ID:344848 · 發(fā)表于 2024-4-26 07:53

浮空負(fù)載在需要多負(fù)載的電路設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)干擾，另外，許多壓控電路是一個(gè)單向電流源。為了確保工程設(shè)計(jì)移植的可靠性，所提供的電路通過(guò)NI公司發(fā)行的MultiSim仿真軟件驗(yàn)證。器件資料是從icpdf上下載的。

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不能使用“虛斷、虛短”分析方法的壓控雙向電流源電路

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